«Электроника и основы схемотехники» (стр. 3 из 3)
Данная схема отличается тем, что в ней коэффициент нелинейности будет минимальным, так как стабилитрон VD1 фиксирует напряжение база-эмиттер транзистора VT2. В связи с этим ток коллектор-эмиттер транзистора VT2 будет постоянным.
Полная принципиальная электрическая схема устройства приведена в документе 5093.036000.000 Э3.
Расчет принципиальной схемы генератора линейно - изменяющегося напряжения
В качестве разделительного конденсатора С1 возьмем алюминиевый оксидно-электролитический конденсатор К50-9-30В-10 мкФ.
В качестве элемента VT1 возьмем транзистор КТ3108Б p n p, ВЧ, со следующими параметрами:
b = 50 – 100;
Iкmax = 200 мА;
Uкбmax = 45 В;
Uкэmax = 45 В;
Uбэн = 0,6 В;
I кбо = 0,2 мкА.
Рассчитаем конденсатор С2 в генераторе пилообразного напряжения.
Ток разряда конденсатора С2 равен:
; (1)Максимальный ток разряда конденсатора С2:
200 мА;Емкость конденсатора С2:
; 
(2) 
Ф.В качестве С2 возьмем керамический монолитный конденсатор К10-47-50В-0,44 мкФ.
Ток заряда конденсатора С2 вычисляется по формуле:
; (3) 
=0,13 А.Для того чтобы конденсатор C2 успевал разрядиться за время обратного хода to сопротивление транзистора VT1 должно быть равно:
; (4) 
=15.15 Ом.Конденсатор С2 успеет разрядиться, так как транзистор VT1 во время разряда С2 находится в насыщенном состоянии, в котором сопротивление транзистора равно единицам ОМ.
Расчет резистора R1 осуществляется следующим образом:
; (5)Ток IR1 протекающий через резистор R1:
; (6) 
8 мА.Из формулы (5) находим значение резистора R1:
кОм.Из ряда номиналов Е 24 выбираем значение R1=2 кОм.
Мощность, рассеиваемая на резисторе R1:
; (7) 
=0,128 Вт.В качестве элемента R5 возьмем резистор МЛТ-0,25-2к±0,5.
В качестве VT2 выбираем транзистор КТ315А npn , ВЧ со следующими параметрами:
b = 50-350;
I кmax = 100 мА;
U кэmax = 25 В;
U кэн = 0,4 В;
U бэн = 1,1 В.
Для поддержания транзистора VT2 в открытом состоянии необходимо чтобы напряжение Uкэ было больше Uкэн. Амплитуда напряжения на конденсаторе С2 UС4 = 10 В. Возьмем напряжение Uкэ = 2 В, тогда напряжение на резисторе R3 равно:
UR3=Е к – ( Uкэ +UС2); (8)
UR3=16- (2 + 10) = 4 В.
Произведем расчет резистора R3:
; (9) 
Oм.Из ряда номиналов Е24 выбираем резистор R3= 170 Ом .
Мощность, рассеиваемая на резисторе R3:
; (10) 
Вт.В качестве элемента R3 выбираем резистор МЛТ-0,125-170±0,5% .
Транзистор VT2 будет открыт, если U БЭ ³ U БЭН в схеме U БЭVT2= 1,5 В.
Напряжение стабилизации стабилитрона V1 находим из условия:
U ст= U R3 + U БЭVT2; (11)
U ст= 4+1,5=5,5 В.
Выберем стабилитрон 2С210А со следующими параметрами:
U ст = 9 – 10,5;
I стmin=3 мА;
I стmax=15 мА;
r д= 15 Ом;
I ст= 5 мА.
Расчет резистора R2 осуществляется следующим образом:
; (12)Напряжение UR2 определяется как разность напряжения питания ЕК и напряжения стабилизации UСТ:
UR2 = ЕК - UСТ; (13)
UR2 =16-5,5= 10,5 В.
Из формулы (12) найдем значение R2:
= 2100 Ом.Из ряда номиналов Е24 резистор R2=2200 Ом.
Мощность, рассеиваемая на R2:
; (14) 
=0,05 Вт.Выбираем резистор МЛТ-0,125-680- 0,5% .
Расчет коэффициента нелинейности генератора пилообразного напряжения осуществляется из следующего условия:
e
*100%; (15)Для расчета Rвыхэ построим схему замещения транзистора VT2.
 |
 |
Рисунок 2 – схема замещения транзистора.
Расчет схемы замещения транзистора произведем по h-параметрам.
h11б = 40 Ом;
h22б = 0,3 мкСм;
h12б = 45.
Дифференциальное сопротивление коллекторного перехода:
; (16) 
Ом.Сопротивление коллекторного перехода:
; (17) 
=65359 Ом.Дифференциальное сопротивление эмиттерного перехода:
;где
- тепловой потенциал; (18) 
=2,7 Ом.Сопротивление базы транзистора:
; (19) 
Ом.RВЫХЭ = (R3+
) ½½(r б +(r д ½½R2))½½r* к; (20)RВЫХЭ = 4930,1 Ом.
Из формулы (15) рассчитаем коэффициент нелинейности генератора пилообразного напряжения:
e
%.Полученный коэффициент нелинейности генератора намного меньше данного e = 0,4 % .
Спроектированное и рассчитанное выше устройство имеет низкий коэффициент нелинейности x=0,024%, что позволяет получить на выходе пилообразные импульсы с малой степенью искажений.
Из полученных расчетов следует, что данный генератор линейно – изменяющегося напряжения с динамической обратной связью обеспечивает низкий коэффициент нелинейности, а выходные напряжения ограничены лишь допустимыми параметрами транзистора.
1. Четвертков А Р, Дубровский С С, Иванов А В “Резисторы” : Справочник, Москва 1991г.
2. Аксенов А И, Нефедов А В “Резисторы Конденсаторы” : Справочное пособие, Москва 2000г.
3. Аксенов А И, Нефедов А В “Отечественные полупроводниковые приборы” : Справочное пособие, Москва 2000г.
4. Бондарь В А “Генератор линейно – изменяющегося напряжения ”, 1988г.
5. Гусев В Г, Гусев Ю М “Электроника”: Учебное пособие для вузов, Москва 1982.
6. Гершунский Б С “Справочник по расчету электронных схем”, Киев 1983.
7. Хоровиц П , Хилл У ”Искусство схемотехники” : Москва 2001г.
8. Валеева Р. Г, Старцев Ю В “Методические указания по оформлению курсовых и дипломных проектов для студентов специальностей
210300 – “Роботы и робототехнические системы”, 220200–“Автоматизированные системы обработки информации и управления”,
210100- “Управление и информатика в технических системах”/УГАТУ,
1997.